السقالات

تشير التجاويف الموجودة في الجدران المحيطة برسومات كهف لاسكو التي تعود إلى العصر الحجري القديم إلى استخدام نظام سقالات لرسم السقف، منذ أكثر من 17000 عام. ^{[ 4 ] [ 5 ]}

يُصوّر كأس برلين فاوندري السقالات في اليونان القديمة (أوائل القرن الخامس قبل الميلاد). كما تشير السجلات إلى أن المصريين والنوبيين والصينيين استخدموا هياكل شبيهة بالسقالات لبناء مبانٍ شاهقة. وكانت السقالات القديمة تُصنع من الخشب وتُثبّت بعقد الحبال.

كانت السقالات تُقام في السابق من قِبل شركات فردية بمعايير وأحجام متفاوتة للغاية. وقد أحدث دانيال بالمر جونز وديفيد هنري جونز ثورة في هذه العملية. ويمكن إرجاع معايير وممارسات وعمليات السقالات الحديثة إلى هذين الرجلين وشركاتهما: شركة رابيد سكافولد تاي المحدودة، وشركة تيوبيولار سكافولدينج، وشركة سكافولدينج جريت بريتن المحدودة (SGB). ^{[ 6 ]}

حصل ديفيد هنري جونز ودانيال بالمر جونز على براءة اختراع "سكافيكسر" عام 1907 أو 1910، وهو جهاز ربط أكثر متانة من الحبال، أحدث ثورة في بناء السقالات. ^{[ 7 ]} في عام 1913، كُلفت شركته بإعادة بناء قصر باكنغهام ، وخلال ذلك حظي جهاز "سكافيكسر" بشهرة واسعة. ^{[ 8 ]} ثم طور بالمر جونز "الوصلة العالمية" المحسّنة عام 1919، والتي سرعان ما أصبحت الوصلة القياسية في هذا المجال، ولا تزال كذلك حتى اليوم. ^{[ 9 ]}

شهدت التطورات في علم المعادن خلال أوائل القرن العشرين إدخال أنابيب المياه الفولاذية الأنبوبية (بدلاً من الأعمدة الخشبية) ذات الأبعاد القياسية، مما أتاح إمكانية التبادل الصناعي للأجزاء وتحسين الاستقرار الهيكلي للسقالات. كما ساهم استخدام الدعامات القطرية في تحسين الاستقرار، لا سيما في المباني الشاهقة. وقد طرحت شركة SGB أول نظام إطاري في السوق عام 1944، واستُخدم على نطاق واسع في إعادة الإعمار بعد الحرب . ^{[ 10 ]}

المكونات الأساسية للسقالات هي الأنابيب والوصلات والألواح.

تم اختراع وتسويق السقالات الأنبوبية الأساسية خفيفة الوزن التي أصبحت المعيار وأحدثت ثورة في مجال السقالات، وظلت الأساس لعقود، في منتصف خمسينيات القرن الماضي. وباستخدام وحدة أساسية واحدة تزن 24 رطلاً، أصبح من الممكن تجميع سقالة بأحجام وارتفاعات مختلفة بسهولة بواسطة عاملين اثنين دون الحاجة إلى الصواميل أو البراغي التي كانت مطلوبة سابقًا. ^{[ 12 ]}

تُصنع الأنابيب عادةً من الفولاذ أو الألومنيوم . تستخدم السقالات المركبة أنابيب ملفوفة بخيوط من الألياف الزجاجية ضمن مصفوفة من النايلون أو البوليستر . ونظرًا لتكلفتها العالية، تُستخدم الأنابيب المركبة عادةً فقط عند وجود خطر من كابلات الكهرباء العلوية التي لا يمكن عزلها. تتوفر الأنابيب الفولاذية إما مطلية باللون الأسود أو مجلفنة. وتأتي بأطوال متنوعة وقطر خارجي قياسي يبلغ 48.3 مم ( أنبوب  1.5 NPS ). ويكمن الفرق الرئيسي بين نوعي الأنابيب المعدنية في انخفاض وزن أنابيب الألومنيوم (1.7 كجم/م مقابل 4.4 كجم/م). تتميز أنابيب الألومنيوم بمرونة أكبر ومقاومة أقل للإجهاد. تُشترى الأنابيب عادةً بأطوال 6.3 متر، ويمكن قصها إلى أحجام محددة. وتضع معظم الشركات الكبرى علامات تجارية على أنابيبها تحمل اسمها وعنوانها لمنع السرقة.  

توفر الألواح سطح عمل لمستخدمي السقالات. وهي مصنوعة من خشب معالج ، وتأتي بثلاثة سماكات (38  مم (السماكة الشائعة)، 50  مم، و63  مم)، وعرضها قياسي (225  مم)، وطولها الأقصى 3.9 متر. تُحمى أطراف الألواح إما بصفائح معدنية تُسمى حلقات حديدية، أو أحيانًا بصفائح تثبيت، والتي غالبًا ما تحمل اسم الشركة مطبوعًا عليها. يجب أن تتوافق ألواح السقالات الخشبية في المملكة المتحدة مع متطلبات المواصفة البريطانية BS 2482. بالإضافة إلى الخشب، تُستخدم أيضًا ألواح فولاذية أو ألومنيوم، بالإضافة إلى الألواح المصفحة . إلى جانب ألواح منصة العمل، توجد ألواح أرضية توضع أسفل السقالة إذا كان السطح لينًا أو غير مستقر، مع العلم أنه يمكن استخدام الألواح العادية أيضًا. هناك حل آخر يُسمى وسادة السقالة، وهو مصنوع من قاعدة مطاطية مع لوحة قاعدة مصبوبة بداخلها؛ وهي مناسبة للاستخدام على الأراضي غير المستوية لأنها تتكيف مع السطح، بينما قد تتشقق الألواح الأرضية وتحتاج إلى استبدال.

الوصلات هي التركيبات التي تربط الأنابيب ببعضها. أكثرها شيوعًا هي وصلات السقالات، وهناك ثلاثة أنواع أساسية: وصلات الزاوية القائمة ، ووصلات التثبيت، والوصلات الدوارة . لربط الأنابيب، تُستخدم دبابيس التوصيل (وتُسمى أيضًا وصلات التثبيت) أو وصلات الأكمام . تُستخدم وصلات الزاوية القائمة والوصلات الدوارة فقط لتثبيت الأنابيب في "وصلة تحمل الأحمال". أما الوصلات المفردة فهي غير مُصممة لتحمل الأحمال وليس لها قدرة تصميمية.

تشمل مكونات السقالات الشائعة الأخرى ألواح القاعدة، والسلالم، والحبال ، ووصلات التثبيت، ووصلات الكشف، وعجلات الرفع، والألواح، وما إلى ذلك. تعتمد معظم الشركات لونًا محددًا لطلاء السقالات، لتسهيل التعرف عليها بصريًا في حالة السرقة. يمكن طلاء جميع المكونات المعدنية، بينما يُمنع طلاء المكونات الخشبية نهائيًا، لأن ذلك قد يُخفي العيوب. على الرغم من استخدام القياسات المترية، يقيس العديد من عمال السقالات الأنابيب والألواح بالوحدات الإمبراطورية ، حيث تبدأ الأنابيب من 21 قدمًا، والألواح من 13  قدمًا.

تُستخدم سقالات الخيزران على نطاق واسع في هونغ كونغ وماكاو ، ^{[ 13 ]} حيث تُستخدم أشرطة النايلون المربوطة بعقد كوصلات. ^{[ 14 ]} وفي الهند، تُستخدم سقالات الخيزران أو أنواع أخرى من السقالات الخشبية في الغالب، حيث تُربط الأعمدة معًا باستخدام حبال مصنوعة من ألياف جوز الهند ( الكوير ).

تتكون السقالات بشكل أساسي من الأعمدة الرئيسية ، والعوارض الأفقية ، والعوارض الأفقية . الأعمدة الرئيسية، أو ما يُسمى أيضًا بالركائز، هي أنابيب رأسية تنقل وزن الهيكل بالكامل إلى الأرض، حيث ترتكز على قاعدة مربعة لتوزيع الحمل. تحتوي القاعدة على ساق في مركزها لتثبيت الأنبوب، وتُثبّت أحيانًا بلوح سفلي . أما العوارض الأفقية فهي أنابيب أفقية تربط بين الأعمدة الرئيسية. وترتكز العوارض الأفقية على العوارض الأفقية بزاوية قائمة. توضع العوارض الأفقية الرئيسية بجوار الأعمدة الرئيسية، وهي تُثبّت الأعمدة في مكانها وتُوفّر الدعم للألواح؛ أما العوارض الأفقية المتوسطة فهي تلك التي توضع بين العوارض الأفقية الرئيسية لتوفير دعم إضافي للألواح. في كندا، يُشار إلى هذا النمط باسم "النمط الإنجليزي". أما النمط "الأمريكي"، فتُثبّت فيه العوارض الأفقية على الأعمدة الرئيسية، وهو أقل استخدامًا، ولكنه يتمتع ببعض المزايا في بعض الحالات.

إلى جانب الأنابيب ذات الزوايا القائمة، توجد دعامات متقاطعة لزيادة الصلابة، تُوضع هذه الدعامات بشكل قطري من عارضة إلى أخرى، بجوار الأعمدة التي تُثبّت عليها. إذا كانت الدعامات مُثبّتة على العوارض، تُسمى دعامات العوارض. وللحد من التمايل، تُثبّت دعامة واجهة على وجه السقالة كل 30 مترًا تقريبًا بزاوية تتراوح بين 35 و55 درجة، تمتد من قاعدة السقالة إلى قمتها، وتُثبّت عند كل مستوى.

من بين الوصلات المذكورة سابقًا، تُستخدم الوصلات ذات الزاوية القائمة لربط العوارض أو الألواح بالأعمدة، بينما تُستخدم وصلات الألواح المفردة لربط الألواح بالعوارض - أما الألواح غير الحاملة للألواح فيجب تثبيتها باستخدام وصلة ذات زاوية قائمة. تُستخدم الوصلات الدوارة لربط الأنابيب بأي زاوية أخرى. وتكون الوصلات الفعلية متداخلة لتجنب حدوثها على نفس المستوى في الأعمدة المتجاورة.

تُعتبر المسافات بين العناصر الأساسية في السقالة قياسية إلى حد كبير. بالنسبة للسقالات ذات الأغراض العامة، يبلغ الحد الأقصى لطول الفتحة 2.1 متر، أما بالنسبة للأعمال الشاقة، فيتم تقليل حجم الفتحة إلى مترين أو حتى 1.8 متر، بينما يُسمح بعرض فتحة يصل إلى 2.7 متر لأغراض الفحص.

يُحدد عرض منصة السقالة بعدد الألواح المستخدمة وحجمها.  يُشترط حد أدنى لعرض المنصة يبلغ 600 مم في العديد من المناطق، بما في ذلك الاتحاد الأوروبي ^{[ 15 ]} والإمارات العربية المتحدة ^{[ 16} ] والهند ^{[ 17 ]} . مع ذلك، يبلغ عرض منصة السقالة النموذجية المكونة من أربعة ألواح حوالي 870  مم من عمود إلى آخر. قد تتطلب السقالات الأكثر متانة 5 أو 6 أو حتى 8 ألواح. غالبًا ما يُضاف لوح داخلي ^لتقليل الفجوة بين العمود الداخلي والهيكل.

يبلغ ارتفاع المصعد، أي المسافة بين العوارض، مترين، على الرغم من أن ارتفاع المصعد الأساسي قد يصل إلى 2.7 متر. يوضح الرسم التخطيطي أعلاه أيضًا مصعدًا مساعدًا، يرتفع حوالي 150  ملم فوق سطح الأرض.

تُحدد المسافة بين العوارض الخشبية بناءً على سُمك الألواح المدعومة؛  فالألواح بسُمك 38 مم تتطلب مسافة بين العوارض لا تتجاوز 1.2 متر، بينما  يمكن للوح بسُمك 50 مم أن يتحمل مسافة بين العوارض تصل إلى 2.6 متر، أما  الألواح بسُمك 63 مم فيمكن أن يصل أقصى امتداد لها إلى 3.25 متر. الحد الأدنى للبروز لجميع الألواح هو 50  مم، والحد الأقصى للبروز لا يتجاوز أربعة أضعاف سُمك اللوح.

الأساسات الجيدة ضرورية. غالبًا ما تتطلب هياكل السقالات أكثر من مجرد ألواح قاعدة بسيطة لحمل وتوزيع الأحمال بأمان. يمكن استخدام السقالات بدون ألواح قاعدة على الخرسانة أو الأسطح الصلبة المشابهة، على الرغم من أن استخدام ألواح القاعدة يُوصى به دائمًا. أما بالنسبة للأسطح مثل الأرصفة أو الأسفلت، فإن ألواح القاعدة ضرورية. بالنسبة للأسطح الأكثر ليونة أو غير المستقرة، يجب استخدام ألواح أرضية، ويجب ألا تقل مساحة اللوح الأرضي تحت دعامة واحدة عن 1000 سنتيمتر مربع (160 بوصة ^مربعة )، وألا يقل أي بُعد عن 220 مليمترًا ( 8.7 بوصة ) ، ويجب ألا يقل سمكه عن 35 مليمترًا (1.4 بوصة) . بالنسبة للسقالات الثقيلة، قد يلزم استخدام دعامات أكبر مثبتة في الخرسانة. على الأرض غير المستوية، يجب قطع درجات لألواح القاعدة، ويُوصى بأن يكون الحد الأدنى لحجم الدرجة حوالي 450 مليمترًا (18 بوصة) . تتطلب منصة العمل عناصر أخرى معينة لضمان السلامة. يجب أن تكون متلاصقة، وأن تحتوي على درابزين مزدوج وألواح حماية للقدمين وألواح توقف. يجب أيضاً توفير وصول آمن ومضمون.    

نادراً ما تكون السقالات هياكل مستقلة. ولتوفير الاستقرار للسقالة (على اليسار)، تُثبّت روابط الإطار عادةً بالمبنى/النسيج/الهيكل الفولاذي المجاور.

تتمثل الممارسة الشائعة في تثبيت رابط كل 4 أمتار على السقالات المتناوبة (السقالات التقليدية). تتطلب سقالات النظام الجاهز وصلات هيكلية في جميع الإطارات - أي على مسافات تتراوح بين 2 و3 أمتار (يجب أن يوفر مُصنِّع/مُورِّد النظام أنماط الروابط). تُربط الروابط بالسقالة بالقرب من نقطة التقاء العمود والعارضة (نقطة الالتقاء) قدر الإمكان. ونظرًا للتغييرات التنظيمية الأخيرة، يجب أن تتحمل روابط السقالات أحمالًا موجبة وسالبة (أحمال الربط/الوصلات) وأحمالًا جانبية (قص).

نظراً لاختلاف طبيعة الهياكل، توجد مجموعة متنوعة من الروابط المختلفة للاستفادة من الفرص المتاحة.

تُمرر وصلات التثبيت عبر فتحات الهيكل، كالنوافذ. يُثبّت أنبوب داخلي رأسي يعبر الفتحة بالسقالة بواسطة عارضة، بينما يُربط أنبوب أفقي خارجي يُسمى أنبوب الربط. تُملأ الفراغات بين الأنابيب وأسطح الهيكل بقطع خشبية لضمان تثبيت محكم.

تُستخدم روابط الصندوق لتثبيت السقالة على الأعمدة المناسبة أو العناصر المشابهة. يتم وضع عارضتين إضافيتين عرضيتين من المصعد على كل جانب من العنصر، ويتم ربطهما من كلا الجانبين بأنابيب أقصر تُسمى أنابيب الربط. عندما يتعذر استخدام رابط صندوق كامل، يمكن استخدام رابط شفة على شكل حرف L لربط السقالة بالهيكل، وللحد من الحركة الداخلية، يتم وضع عارضة إضافية، عارضة طرفية ، بشكل مباشر على السطح الخارجي للهيكل.

في بعض الأحيان، يمكن استخدام روابط التثبيت (وتسمى أيضًا روابط البراغي )، وهي روابط تُركّب في ثقوب محفورة في الهيكل. ومن الأنواع الشائعة برغي حلقي مزود بإسفين قابل للتمدد، والذي يُربط بعد ذلك بنقطة عقدة.

أقل أنواع الربط "تدخلاً" هو الربط المكشوف . يستخدم هذا النوع فتحة في الهيكل، ولكنه يستخدم أنبوبًا مثبتًا أفقيًا في تلك الفتحة. يُثبّت الأنبوب المكشوف عادةً بواسطة مسمار تثبيت (قضيب ملولب قابل للتعديل) وحشوة واقية على طرفيه. يربط أنبوب الربط العرضي الأنبوب المكشوف بالسقالة. لا تحظى الربطات المكشوفة بسمعة جيدة، فهي تعتمد كليًا على الاحتكاك وتحتاج إلى فحص دوري، لذا لا يُنصح بأن تشكل الربطات المكشوفة أكثر من نصف إجمالي الربطات.

إذا تعذر استخدام عدد كافٍ من روابط التثبيت، يمكن استخدام أنابيب التثبيت المائلة. وهي عبارة عن أنابيب مفردة مثبتة على عارضة تمتد من السقالة بزاوية أقل من 75 درجة ومثبتة بإحكام. ثم تُكمل عارضة في القاعدة مثلثًا يصل إلى قاعدة السقالة الرئيسية.

• 
  نوع من سقالات العوارض الخشبية حيث تمر العوارض عبر الجدار وتكون متوازنة نسبيًا على كل جانب، 1612
• 
  سقالة طويلة للخيول ، حوالي خمسينيات القرن التاسع عشر
• 
  سقالة بسيطة من نوع "بوتلوغ" ودعامات سقف، 1899
• 
  سقالات سيمور فوغل لعام 1939، لأغراض فن الجداريات
• 
  سقالة سلمية، 1943
• 
  العارضة الأفقية التي تستند عليها المنصة تُسمى "العمود"، أما العمود الرأسي فيُسمى "العمود القياسي" . في بعض المباني الحجرية، تبقى الثقوب التي تُدخل فيها العارضات غير مملوءة وتُسمى " ثقوب العارضة"، 1944.
• 
  تعتبر عملية تجميع الأنابيب شائعة جدًا في الولايات المتحدة، حيث يتم تكديس الأجزاء الملحومة فوق بعضها البعض وتدعيمها بدعامات متقاطعة، ويقف العمال على ألواح أو منصات من الألومنيوم، 1975.
• 
  دعامات النجارين أو دعامات الجدران تُثبّت بمسامير من خلال الجدار وتُعلّق منه، 1986
• 
  أقواس تثبيت السلالم تُركّب على درجات السلم وتُثبّت الألواح، 1989
• 
  نوع من السقالات المعدنية ذات الأعمدة في فرنسا، 2006
• 
  رسم توضيحي لمنصة متأرجحة، 2007
• 
  سقالة من الخيزران مع عقد من النايلون، 2010
• 
  تفاصيل سقالة الأنابيب والمشابك ، 2011
• 
  سقالة من أعمدة خشبية، 2011
• 
  سقالة جاهزة للتركيب، 2020

إضافةً إلى وصلات بوتلوغ (المذكورة أعلاه )، توجد أيضاً أنابيب بوتلوغ. تتميز هذه الأنابيب بنهاية مسطحة أو مزودة بشفرة. تسمح هذه الميزة بإدخال طرف الأنبوب في جدار البناء أو وضعه عليه.

يُطلق على سقالة بوتلوغ أيضًا اسم سقالة البنّاء. تتكون هذه السقالة من صف واحد من الدعامات مع عارضة واحدة. وتُعدّ دعامات بوتلوغ بمثابة عوارض أفقية، حيث تُثبّت على العارضة من جهة، بينما تُدمج في الطوب من الجهة الأخرى.

المسافة بين الدعامات في سقالات بوتلوغ مماثلة لتلك الموجودة في السقالات العامة، ولا تزال الدعامات ضرورية. في السنوات الأخيرة، أدت العديد من الابتكارات الجديدة إلى توسيع نطاق استخدام السقالات، مثل استخدام عوارض السلم لتغطية المساحات التي لا تتسع للأعمدة، وزيادة استخدام الألواح والهياكل لإنشاء أسقف مؤقتة.

يمكن أيضًا استخدام أنابيب بوتلوغ عموديًا عند غرسها في الأرض تحت ضغط لأسفل، وهو ما يحدث غالبًا في الملاعب الخضراء، حيث يبقى ربع الأنبوب تقريبًا ظاهرًا فوق سطح الأرض. والهدف من هذه الطريقة البديلة هو توفير نقطة تثبيت جيدة لتركيب سقالات رأسية إضافية، وهي شائعة الاستخدام في الفعاليات الحية والمهرجانات التي تستخدم أعمدة سقالات يصل ارتفاعها إلى 21 قدمًا، حيث يمكن تعليق أضواء الزينة والكابلات والأعلام بأمان.

الرافعة الهيدروليكية هي نوع من أنظمة السقالات المحمولة. تستند السقالة على دعامات متصلة بعمودين رأسيين أو أكثر. يقوم المستخدم برفع السقالة عن طريق الضغط على دواسات القدم الموجودة على الدعامات، مثل رافعة السيارة . ^{[ 19 ]}

منصة بيكر عبارة عن سقالة معدنية سهلة التركيب. تتكون من منصات متحركة، يبلغ عرضها عادةً 740 مليمترًا (29 بوصة) وطولها 1.8 متر (6 أقدام) وارتفاعها 1.8 متر (6 أقدام) ، ويمكن تكديسها حتى ثلاثة طوابق باستخدام دعامات إضافية. كما يمكن تعديل ارتفاع منصة العمل.   

سقالة منخفضة الارتفاع قابلة لتعديل الارتفاع. وهي منصة عمل هجينة تجمع بين السقالات والسلالم.